Ocho meses después de sus primeras observaciones, Fleming publicó los resultados obtenidos en una memoria que hoy se considera un clásico en la materia, pero que por entonces no tuvo demasiada resonancia. Pese a que Fleming comprendió desde un principio la importancia del fenómeno de antibiosis que había descubierto (incluso muy diluida, la substancia poseía un poder antibacteriano muy superior al de antisépticos tan potentes como el ácido fénico), la penicilina tardó todavía unos quince años en convertirse en el agente terapéutico de uso universal que había de llegar a ser. Las razones para este aplazamiento son diversas, pero uno de los factores más importantes que lo determinaron fue la inestabilidad de la penicilina, que convertía su purificación en un proceso excesivamente difícil para las técnicas químicas disponibles. La solución del problema llegó con las investigaciones desarrolladas en Oxford por el equipo que dirigieron el patólogo australiano H. W. Florey y el químico alemán E. B. Chain, refugiado en Inglaterra, quienes, en 1939, obtuvieron una importante subvención para el estudio sistemático de las substancias antimicrobianas segregadas por los microorganismos. En 1941 se obtuvieron los primeros resultados satisfactorios con pacientes humanos. La situación de guerra determinó que se destinaran al desarrollo del producto recursos lo suficientemente importantes como para que, ya en 1944, todos los heridos graves de la batalla de Normandía pudiesen ser tratados con penicilina.